活性炭去除污水中的亞(ya)硝酸鹽

　　活(huo)性炭去(qu)除(chu)廢水(shui)中的(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)根和(he)(he)亞硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)根陰離子，氮(N)是所有生物(wu)(wu)(wu)的(de)基(ji)(ji)本要素(su)。氮以不(bu)(bu)同的(de)氧化態存在(zai)，如NO 3 -( 5)，NO 2 -( 3)和(he)(he)NH 4  ( - 3)。其中，NO 3 -，NO 2 -和(he)(he)NH 4  ( - 3)更(geng)受關注(zhu)，因(yin)為它們易溶于水(shui)，對人體健(jian)康有毒。農業施肥(fei)等非點源硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)污(wu)染地下水(shui)和(he)(he)地表水(shui)已成為工業和(he)(he)發(fa)展中國家日益(yi)嚴重的(de)環境(jing)問題。硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)污(wu)染是由于硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)肥(fei)料的(de)廣泛使用(yong)和(he)(he)人類和(he)(he)動物(wu)(wu)(wu)廢物(wu)(wu)(wu)處(chu)理不(bu)(bu)善或未經處(chu)理而發(fa)生的(de)。硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)是許多工業過(guo)程的(de)副(fu)產品，包(bao)括生產造(zao)紙、硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)有機化合物(wu)(wu)(wu)和(he)(he)藥物(wu)(wu)(wu)化合物(wu)(wu)(wu)。亞硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)胺(an)致癌的(de)前兆是地下水(shui)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)濃度的(de)增加。由于這些(xie)原因(yin)，歐盟限制了飲用(yong)水(shui)中硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和(he)(he)亞硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)的(de)濃度。

　　亞硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)和(he)(he)(he)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)也是存在于更多放射(she)(she)性廢(fei)(fei)物(wu)中(zhong)的(de)(de)非(fei)放射(she)(she)性廢(fei)(fei)物(wu)； 硝(xiao)酸(suan)在核武(wu)器(qi)和(he)(he)(he)核燃(ran)料的(de)(de)生(sheng)產過程中(zhong)被(bei)用(yong)來處理極其有(you)毒的(de)(de)放射(she)(she)性元素，如鈾和(he)(he)(he)鍶。然而，如果硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)濃度(du)較高，可能(neng)會影(ying)響穩定水泥基(ji)體的(de)(de)形成，使各種金(jin)屬(shu)加工廢(fei)(fei)料難以長(chang)期處理。因(yin)此(ci)，從健康(kang)和(he)(he)(he)環境(jing)的(de)(de)角度(du)來看，去(qu)除硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)和(he)(he)(he)亞硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)是非(fei)常(chang)重要(yao)的(de)(de)。

　　傳統的(de)去除硝酸鹽(yan)和(he)亞硝酸鹽(yan)陰離子(zi)的(de)方(fang)法包(bao)括(kuo)反滲透、離子(zi)交(jiao)換(huan)、組(zu)合(he)膜(mo)生(sheng)物反應器/粉(fen)末(mo)活性炭(tan)吸(xi)附、生(sheng)物膜(mo)電極反應器(BER)和(he)BER /吸(xi)附過程。這些方(fang)法大(da)多有一(yi)些缺點，如高資本(ben)、高運營成本(ben)或污泥處置(zhi)。

　　未(wei)氧(yang)化氧(yang)化活(huo)性(xing)炭DFT孔徑分布(bu)。

　　*近，從廢水中去除硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)和(he)亞硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)的陰離子，檢查了許多低成(cheng)本的替代吸附劑(ji)。

　　目(mu)前的工作是提高活性炭(tan)(tan)去除廢水(shui)中(zhong)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和亞硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)離子(zi)的能力。為實現(xian)這一目(mu)標，進行(xing)了以下(xia)研(yan)究：(a)制備和表征活性炭(tan)(tan)，(b)在活性炭(tan)(tan)樣品中(zhong)建立硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和亞硝(xiao)酸(suan)(suan)根離子(zi)*大吸附(fu)條件(jian)，(c)在活性炭(tan)(tan)上(shang)評估(gu)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和亞硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)離子(zi)的動力學和熱力學參數(shu)。

　　活性炭吸(xi)附(fu)研究：樣品選擇(ze)：干燥活性炭(tan)的固(gu)定(ding)非(fei)氧(yang)化和(he)氧(yang)化（0.1g)和(he)初始(shi)濃(nong)度Co = 25mgL -1的原液(ye)的25mL等分試樣振蕩24小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)。過濾各種混合物(wu)，確(que)定(ding)溶(rong)液(ye)中的殘留物(wu)、硝(xiao)酸鹽(yan)和(he)亞硝(xiao)酸鹽(yan)含量，以了解(jie)平衡時(shi)(shi)間(jian)的影響。通過稀釋NaOH或HCl溶(rong)液(ye)pH從2調(diao)整到11。在確(que)定(ding)平衡時(shi)(shi)間(jian)的批量實驗中，我們使用(yong)20mL的pH調(diao)節溶(rong)液(ye)和(he)30mg吸(xi)附(fu)劑。pH該值提供了*大的陰離(li)(li)子(zi)(zi)去除(chu)率(lv)。取50毫克(ke)L的硝(xiao)酸鹽(yan)水(shui)溶(rong)液(ye)20ml的進行(xing)-1 NO 3 ˉ不同量的和(he)碳(tan)劑量為200毫克(ke)Ca(HCO存在3)20-400毫克(ke)L-1。25振蕩時(shi)(shi)間(jian)的作用(yong)℃，45℃和(he)55℃24小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)進行(xing)。使用(yong)離(li)(li)子(zi)(zi)色(se)譜柱(zhu)(zhu)：6.1006.超濾液(ye)：2000陰離(li)(li)子(zi)(zi)柱(zhu)(zhu).5 mmolL-一對苯二甲酸，7%乙腈，pH = 4.電(dian)導檢測(ce)器測(ce)定(ding)陰離(li)(li)子(zi)(zi)濃(nong)度。

　　動力學研究

　　動力學試驗研究了活性炭對(dui)陰(yin)離子(zi)吸(xi)附(fu)(fu)效(xiao)率的(de)影響(NO2-和(he)NO3-氧化活性炭樣品的(de)吸(xi)附(fu)(fu)效(xiao)果，50毫克活性炭和(he)20毫升硝酸鹽的(de)初始濃(nong)(nong)度為50毫升 mg·L - 1.亞硝酸鹽濃(nong)(nong)度為5 mg·L -1的(de)時間為不同的(de)時間段(duan)，即硝酸鹽和(he)亞硝酸鹽在各種水產養殖(zhi)和(he)工業廢水中的(de)濃(nong)(nong)度水平]通過濾紙過濾懸浮(fu)液，分析殘余(yu)陰(yin)離子(zi)濃(nong)(nong)度。

　　活性炭表征

　　根據所有元(yuan)素的百(bai)分(fen)比含量(liang)與(yu)氧殘(can)留量(liang)之間的差異，的方法是從元(yuan)素分(fen)析中(zhong)報告氧含量(liang)值。

　　活性炭表征

　　從元素分(fen)析中報告氧(yang)(yang)(yang)(yang)含(han)(han)量值的(de)(de)常用(yong)方法是基(ji)于所(suo)有元素的(de)(de)百分(fen)比含(han)(han)量與(yu)氧(yang)(yang)(yang)(yang)殘留量之間(jian)的(de)(de)差異。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)含(han)(han)量顯著增(zeng)加（從0開始.92至(zhi)5.7%)。                                                                                                       　　圖中研(yan)究(jiu)了(le)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)DFT孔(kong)(kong)(kong)(kong)徑分(fen)布。給出了(le)表面(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)和(he)(he)(he)(he)孔(kong)(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)(ji)的(de)(de)結果。顯示了(le)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)微孔(kong)(kong)(kong)(kong)性(xing)(xing)(xing)質。 　　活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)(ji)和(he)(he)(he)(he)表面(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)增(zeng)加，孔(kong)(kong)(kong)(kong)徑分(fen)布沒有明顯變(bian)化(hua)(hua)。與(yu)未(wei)(wei)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳樣品(pin)相比，氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳的(de)(de)表面(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)和(he)(he)(he)(he)孔(kong)(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)(ji)分(fen)別(bie)增(zeng)加了(le)約(yue)43%和(he)(he)(he)(he)35%。氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)和(he)(he)(he)(he)未(wei)(wei)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)樣品(pin)*大1nm 的(de)(de)微孔(kong)(kong)(kong)(kong)和(he)(he)(he)(he)2-4nm的(de)(de)中孔(kong)(kong)(kong)(kong)。數據還顯示，氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)后毛孔(kong)(kong)(kong)(kong)變(bian)寬(kuan)(kuan)。微區增(zeng)強(qiang)，介孔(kong)(kong)(kong)(kong)范圍(2-4nm)稍微降低。這可能是因(yin)為從容(rong)納一個(ge)吸附(fu)層的(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)(kong)寬(kuan)(kuan)到兩個(ge)，兩個(ge)層分(fen)別(bie)轉(zhuan)換為三個(ge)。                                                                                                                                                                         吸附(fu)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)表面(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)和(he)(he)(he)(he)孔(kong)(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)(ji)。1:未(wei)(wei)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)樣品(pin).二、氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)樣品(pin).1:未(wei)(wei)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)樣品(pin).二、氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)樣品(pin).?DFT：分(fen)布孔(kong)(kong)(kong)(kong)徑；BET：微孔(kong)(kong)(kong)(kong)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)表面(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)表征

　　兩種(zhong)吸附劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)分形維(wei)數(D)由Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型(xing)計算。在(zai)(zai)650℃活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣品具(ju)有活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)D = 2.1.分數維(wei)數。這(zhe)表(biao)(biao)明(ming)(ming)表(biao)(biao)面(mian)非(fei)常粗糙或不規(gui)則。在(zai)(zai)用(yong)Na 2 CO 3表(biao)(biao)面(mian)改(gai)性(xing)(xing)(xing)時，分形維(wei)數減少(shao)(D = 2.2)。 　　這(zhe)表(biao)(biao)明(ming)(ming)改(gai)性(xing)(xing)(xing)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)結構(gou)隨著小晶(jing)粒和交(jiao)(jiao)聯(lian)結構(gou)的(de)(de)(de)(de)分解(jie)變得更(geng)加有序(xu)。對(dui)于(yu)這(zhe)類試劑(ji)(ji)，混合(he)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)大于(yu)微(wei)晶(jing)碳(tan)； 因此，交(jiao)(jiao)聯(lian)碳(tan)主要被(bei)消耗(hao)掉。交(jiao)(jiao)聯(lian)分解(jie)導致堵(du)塞孔的(de)(de)(de)(de)釋(shi)放(fang)，從而減少(shao)增加的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)積和孔體積。 　　硬度對(dui)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)去除(chu)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang) 　　共存(cun)離(li)子(zi)是(shi)(shi)碳(tan)酸(suan)(suan)氫鈣，通常在(zai)(zai)地(di)下水中發現，并產生暫時的(de)(de)(de)(de)硬度。圖2證明(ming)(ming)了(le)這(zhe)一點。在(zai)(zai)Ca(HCO 3)2在(zai)(zai)存(cun)在(zai)(zai)下，硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)去除(chu)率明(ming)(ming)顯降低。這(zhe)些(xie)物質的(de)(de)(de)(de)抑制作用(yong)可以(yi)歸因于(yu)NO 3 -和HCO 3 -相同的(de)(de)(de)(de)離(li)子(zi)結構(gou)。它們都是(shi)(shi)平的(de)(de)(de)(de)，而且都是(shi)(shi)平的(de)(de)(de)(de)N-O和C-O鍵之間的(de)(de)(de)(de)角度相同，等(deng)于(yu)120℃。可以(yi)合(he)理地(di)認為，HCO 3個 ˉ陰離(li)子(zi)的(de)(de)(de)(de)競爭性(xing)(xing)(xing)吸附到相同的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)位點RS的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)上。  圖2：使用(yong)1：活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)硬度對(dui)去除(chu)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。 　　這(zhe)些(xie)結果表(biao)(biao)明(ming)(ming)，由KMnO 改(gai)性(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)比這(zhe)些(xie)吸附劑(ji)(ji)中的(de)(de)(de)(de)任何一種(zhong)都好得多或更(geng)好。這(zhe)可能與吸附機(ji)制有關(guan)，包括(kuo)離(li)子(zi)交(jiao)(jiao)換(huan)和絡合(he)。

　　事實上(shang)，開發低成本吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)(ji)是減少(shao)各種化學工藝產(chan)生的(de)(de)大(da)量(liang)廢物(wu)和(he)(he)(he)有毒廢水的(de)(de)主要目標之(zhi)一。從(cong)這個意義(yi)上(shang)說，高(gao)錳酸鉀(jia)改性活性炭對水溶(rong)液中(zhong)的(de)(de)硝(xiao)酸鹽(yan)和(he)(he)(he)亞(ya)硝(xiao)酸鹽(yan)有很好的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)能(neng)力(li)。在(zai)(zai)這個問(wen)題(ti)上(shang)，研究(jiu)了影響單組分體(ti)系中(zhong)硝(xiao)酸鹽(yan)和(he)(he)(he)亞(ya)硝(xiao)酸鹽(yan)離子去除(chu)的(de)(de)因素(su)：溫度，pH值、吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)(ji)濃度和(he)(he)(he)活性炭劑(ji)(ji)量(liang)。在(zai)(zai)二元體(ti)系(NO 3和(he)(he)(he)HCO 3)硬度對硝(xiao)酸鹽(yan)去除(chu)的(de)(de)抑制作用是指(zhi)NO 3和(he)(he)(he)HCO 在(zai)(zai)同(tong)一結構離子和(he)(he)(he)系統中(zhong)(NO 3和(he)(he)(he)NO 2)由于(yu)競(jing)爭效應，硝(xiao)酸鹽(yan)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)受(shou)到抑制，亞(ya)硝(xiao)酸鹽(yan)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)受(shou)到協同(tong)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)促進。NOM當存在(zai)(zai)或不存在(zai)(zai)時，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)能(neng)力(li)相似(si)，表(biao)明硝(xiao)酸鹽(yan)對碳表(biao)面的(de)(de)親和(he)(he)(he)力(li)強于(yu)硝(xiao)酸鹽(yan)和(he)(he)(he)NOM的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)。